Статті в журналах з теми "Апаратний модуль"

У статті представлені результати дослідження хеш-функцій. Для досягнення оптимальної швидкодії та надійності захисту інформації обрана апаратна реалізація алгоритмів хешування. Саме вона гарантує цілісність розробки та виключає можливість перехоплення інформації. Розроблено апаратний модуль хешування на основі алгоритмів CRC-32 і Adler-32, який відрізняється від існуючих розробок відсутністю мікропрограм та запрограмованих блоків. Роботою модуля керують спеціальні блоки керування, що базуються на автоматах Мура. Спроектований модуль представляє собою цілісну розробку, яка включає сукупність блоків, що відповідають за конкретні етапи обчислень. Перебачена можливість вдосконалення та додавання нових алгоритмів хешування. Запропоновані алгоритми хешування забезпечують швидкодію обчислення контрольної суми, що в сотні разів перевищує можливості програмних додатків. Імовірність злому апаратного блоку вважається мінімальною, адже передбачає процес повного розбору пристрою на складові та прорахунок всіх можливих значень, що поступають від складових модуля. Встановлено, що апаратна реалізація алгоритму Adler-32 виконує обчислення контрольної суми для вхідного повідомлення однакової довжини приблизно в 1,481 разів швидше, ніж апаратний модуль CRC-32. Практична цінність отриманих у роботі результатів полягає в тому, що запропонований спосіб реалізації алгоритмів дозволяє оцінити можливості та переваги апаратних розробок, забезпечити цілісність та захищеність пристрою хешування, дослідити різницю між програмними та апаратними розробками, в тому числі й у відношенні часових затрат на проектування, та забезпечити максимальну швидкодію в обчисленні хеш-сум.

У наш час парадигма інтернету речей здобуває більш широке роз- повсюдження. Прикладна її реалізація в глобальному масштабі потребує залучення спеціалізованих технологій та засобів. Один із напрямів, що потребує опрацювання, є забезпечення сумісності компонентів відповідних систем. Цю роботу присвячено розвитку вказаного напряму. Для цього у роботі розв’язується завдання розроблення моделі контролю сумісності компонентів системи інтернету речей на рівні апаратного забезпечення, що дозволятиме своєчасно попереджувати відмови та/або виходи зі строю компонентів системи. У межах роботи розкривається складник представленого комплексного підходу до контролю сумісності компонентів системи інтернету речей на рівнях як програмного, так і апаратного забезпечень. При цьому акцент робиться саме на апаратній сумісності компонентів системи. Запропоновано модель контролю апаратної сумісності компонентів системи інтернету речей, що будується на основі математичного апарату нейронних мереж. Апаратна сумісність компонентів системи розглядається з позиції функціональної безпеки останньої. Компонентами розглянуто пристрої на базі мікроконтролерів ESP 8266 і ESP 8285, що набули значного поширення, зокрема, завдяки низькій вартості їх придбання. Практична значущість отриманих у роботі результатів полягає у такому: запропоновано засіб оцінювання актуального стану компонентів системи інтернету речей, що дозволяє своєчасно виявити й усунути загрозу функціональній безпеці системи в цілому на рівні окремого компонента системи; запропоновано засіб прогнозування кількості таких компонентів упродовж заданого інтервалу часу. Перевірку розробленої моделі побудовано на розв’язанні завдань апроксимації й екстраполяції. Показано, що прикладне використання запропонованої моделі дозволяє виявляти компоненти системи, що потребують налаштування або заміни, тобто порушують функціональну безпеку системи в цілому. Розв’язання задачі екстраполяції дозволяє прогнозувати кількість таких компонентів через заданий час.

Вступ. Для виявлення полуменевих пожеж одними з найкращих є теплові пожежні сповіщувачі. Вони найпростіші, не дорогі, прості та дешеві в обслуговуванні, дуже надійні, мають хорошу стійкість до різноманітних завад порівняно з іншими типами сповіщувачів, однак, мають найбільшу інерційність спрацювання. Існує ряд об’єктів, де виникають полуменеві пожежі або де є значне забруднення і тоді теплові пожежні сповіщувачі є незамінними у використанні. Загалом, теплові пожежні сповіщувачі більш стійкі до несприятливих умов середовища порівняно з іншими типами сповіщувачів. Зменшити час виявлення загорання тепловими пожежними сповіщувачами можна завдяки використанню новітніх технологій при розробці алгоритмів роботи на основі нечіткої логіки, нейронних мереж та сучасних мікроконтролерів. Ці математичні апарати дають змогу покращити технічні характеристики теплових сповіщувачів, зменшити їхню інерційність спрацювання. Вони також можуть зменшити хибність спрацювання пожежного сповіщувача та точно розпізнати загорання.Мета роботи. Розробити блок нечіткої логіки максимального теплового пожежного сповіщувача з можливістю його реалізації в мікроконтролері на базі апаратно-обчислювальної платформи (плати) Аrduino.Основні результати дослідження. У цій статті розглядається так званий метод нечіткого висновку Сугено. Найпростіший спосіб візуалізувати системи Сугено першого порядку – це вважати, що кожне правило є визначенням місця розташування рухомої точки. Тобто одиночні вихідні піки можуть переміщатися лінійно у вихідному просторі, залежно від того, що є вхідним сигналом. Це також має тенденцію зробити такі системи дуже компактними та ефективними.Для подальшого застосування плат Arduino для розробки та дослідження нечіткого блоку максимального пожежного сповіщувача, побудованого на основі нечіткої логіки, необхідне здійснення одного дуже важливого кроку – розібрати на елементарні складові і дослідити пакет Fuzzy Logic Toolbox, який надалі буде використовуватися як еталонний для розробки програми для Arduino. У випадку програмної реалізації нечіткого блоку в програмному середовищі Arduino найкращі результати отримуються при застосуванні функцій належності трикутної і трапецієподібної форми. В пакеті Fuzzy Logic Toolbox MATLAB/Simulink був розроблений нечіткий блок Сугено. Надалі він виступив еталонним на етапі створення нової моделі нечіткого блоку і її реалізації в пакеті MATLAB/Simulink для подальших досліджень точності та адекватності отриманої моделі. Розроблена нова модель нечіткого блоку Сугено нульового порядку в пакеті MATLAB/Simulink. Проведено дослідження точності і адекватності отриманої моделі, шляхом подачі лінійного наростаючого сигналу на вході зі швидкістю 1 од/сек. Результати збіглися, похибка відсутня. Отже отримана нова модель буде служити прототипом для створення нечіткого блоку максимального теплового пожежного сповіщувача в мікроконтролері плати Arduino.В програмному комплексі Arduino з використанням мови програмування С була здійснена апаратна реалізація нечіткого блоку Сугено нульового порядку для одного входу на платі Arduino Mega 2560. Реалізація здійснена для масштабованого сигналу на вході і виході [0, 1]. Такий масштаб легко привести до робочої напруги плати Arduino 5 В. Після програмування плати Arduino було здійснено експериментальні дослідження шляхом зміни потенціометром напруги на вході плати від 0 до 5 В, що відповідає вихідному сигналу з давача температури DHT21/AM2301A. Крок зміни напруги на вході – 0,25 В.Висновки. Розглянуто математичні основи нечіткого блоку Сугено. На їх основі для максимального теплового пожежного сповіщувача розроблено модель нечіткого блоку Сугено з одним входом у програмному середовищі MATLAB/Simulink. В ході проведених досліджень вона показала 100% точність і адекватність по відношенню до існуючої моделі у пакеті Fuzzy Logic Toolbox MATLAB/Simulink. На відміну від існуючої моделі запропоновану модель нечіткого блоку можна реалізувати в мікроконтролері. В програмному комплексі Arduino, була здійснена апаратна реалізація нечіткого блоку максимального теплового пожежного сповіщувача з використанням мови програмування С і плати Arduino Mega 2560. Після програмування Arduino було здійснено експериментальні дослідження. Похибка результату, обчисленого Arduino не перевищила 2,5%. Час виконання одного повного циклу нечіткого блоку – 0,004сек.

Сучасні інтегровані модульні системи авіоніки привносять значну гнучкість у розроблення систем авіоніки, але з такою гнучкістю виникає більш складний процес проектування для точного налаштування програмно-апаратної платформи виконання. Це значно збільшує труднощі в проектуванні системи IMA порівняно з федеративними архітектурою, де прикладне програмне забезпечення статично розподіляється між її виконавчим обладнанням. Метою розроблення програмного комплексу є надання засобів розроблення прикладних програм ІМА і подальший їх запуск на цільовій платформі LynxOS-178 без зміни вихідного коду. Використання цього комплексу дозволить як формувати нові навички для розроблення сучасних модулів авіоніки, так і отримати більш глибокі знання для формування компетенцій у сфері новітніх технологій. У статті пропонується архітектура програмного комплексу розроблення прикладних програм інтегрованої модульної авіоніки (далі – ІМА) з інтерфейсом APEX за стандартом ARINC-653 в операційній системі Linux, особливості її реалізації, а також методи розроблення програмного комплексу. Запропонований підхід спрощує процес розроблення додатків ІМА і зменшує ціну розроблення, включаючи тестування і налагодження. Також використання як загальнодоступної операційної системи реального часу ОСРЧ Linux із відкритим вихідним кодом з інтерфейсом APEX за стандартом ARINC-653 під час розроблення прикладних програм ІМА є рішенням, що лежить у межах програми імпортозаміщення. Запропонований програмний комплекс можна використовувати для забезпечення дисциплін, пов’язаних із вбудованими обчислювальними системами як засіб для розроблення додатків ІМА, у межах освоєння таких компетенцій, як здатність освоювати методики використання програмних засобів для розв’язання практичних завдань, здатність розробляти компоненти апаратно-програмних комплексів і баз даних, використовуючи сучасні інструментальні засоби і технології програмування, здатність сполучати апаратні й програмні засоби в складі інформаційних і автоматизованих систем, готовність застосовувати основи інформатики та програмування до проектування, конструювання та тестування програмних продуктів, готовність застосовувати основні методи і інструменти розроблення програмного забезпечення, володіння навичками використання різних технологій розроблення програмного забезпечення.

В роботі запропонована модель системи позиціонування та моніторингу на основі багаторівневої структури передачі даних в розподіленій мережі. Обґрунтування моделі виконано на основі дослідження технологій обміну даними, апаратних компонентів, програмного забезпечення, варіантів топології побудови систем обміну даними. Проведено експериментальне дослідження реалізації функцій моніторингу та позиціонування на основі застосування моделі, що запропонована. Показано, що до основних властивостей моделі відноситься масштабування структури в залежності від конкретних задач, можливість поєднання в єдину систему стаціонарних та рухомих елементів, які здійснюють збір, обробку та передачу даних. Область застосування моделі, що запропонована, це віддалені райони, де відсутній стільниковий зв'язок, роззосереджені промислові об’єкти, аеродроми. Дана модель може бути основою для удосконалення систем пошуково-рятувального забезпечення та системи управління повітряним рухом при застосуванні безпілотних літальних апаратів, в тому числі спільно з пілотованою авіацією.

Метою роботи є створення програмно-апаратного комплексу по визначенню функціонального стану та втомлюваності людини Предмет дослідження: програмно-апаратний комплекс по визначенню зорової втомлюваності людини. У статті розглядається новий програмно-апаратний комплекс по визначенню втомлюваності людини, який забезпечує високу точність та гнучкість проведення діагностичної операції по визначенню зорової втоми людини, характеризується зручністю та простотою у своєму користуванні, має можливість дистанційно змінювати частотно-імпульсну та кольорово-світлову характеристику, складається з простої електронно-компонентної бази. Наукова новизна і теоретичне значення: в основу корисної моделі закладений принцип створення програмно-апаратного комплексу по визначенню зорової втоми на основі показників критичної частоти злиття миготінь, який має можливість дистанційно змінювати частотно-імпульсну та кольорово-світлову характеристику, складається з простої електронно-компонентної бази. Практичне значення. Заявлена корисна модель може бути використана в сфері безпеки життєдіяльності людини, виробничої санітарії, зокрема в системі визначення рівня втомлюваності програмістів, операторів персональних комп'ютерів, диспансерних спостережень за станом зору школярів, студентів. Висновки: 1. Залучення мікроконтролерної техніки з бездротовими інтерфейсом дає змогу суттєвим чином спростити компонентну базу електронної частини розробленого комплексу та розширити функціонал засобу діагностики втомлюваності людини. 2. Залучення мобільних smart-засобів сприяє запровадженню дистанційного способу контролю та плавності регулювання ключових параметрів процесу діагностування 3. Точність вимірювання збільшилась на 67% порівняно з попередньою моделлю. 4. Запропоноване програмне забезпечення робить дану процедуру доступною та легкою для більшості операторів-діагностів. Запропонований комплекс по визначенню зорової втоми людини пройшов випробування і рекомендований до промислового впровадження. Заявлене технічне рішення може бути використано в області безпеки життєдіяльності, виробничої санітарії, зокрема в системі визначення рівня втомлюваності програмістів, операторів персональних комп'ютерів, диспансерних спостережень за станом зору школярів, студентів, спортсменів.

Розглянуто моделі трьох методів управління мережевим трафіком, що забезпечують недопущення перевантажень телекомунікаційних каналів. В основу апаратної моделі лягла технологія обмеження потоків даних через мережеві вузли. Програмна модель є регулятором, який на основі порівняння вхідного та бажаного значень завантаженості каналів виробляє команди для джерел трафіку. Третя модель використовує методи теорії автоматичного управління для обмеження потоків трафіку, а саме оптимальний по швидкодії регулятор. Наводиться структура і опис всіх цих моделей, а також проаналізовані переваги та недоліки кожної з моделей за такими критеріями: швидкодія регулятора, тобто швидкість, з якою регулятор виробляє необхідну керуючу дію; вплив затримок передачі даних на своєчасність регулюючої дії; види трафіку, які здатен регулювати регулятор; простота розрахунку та реалізації регулятора; ефективне використання наявних мережевих ресурсів.

Досліджено сучасні підходи, що використовуються у апаратно-програмних платформах домашньої автоматизації систем типу «розумний будинок» в рамках загальної концепції «Інтернету речей». Для організації взаємодії між елементами платформи домашньої автоматизації було запропоновано використати імовірнісно‑часові моделі, зокрема розрізнювальну модель умовного випадкового поля та нейромережеві алгоритми прогнозування. Побудована універсальна схема організації, контролю та управління датчиків, контролерів та актуаторів системи «розумний будинок». Запропоновані базові підходи впровадження розрізнювальних імовірнісно-часових моделей при побудові нейромережевих алгоритмів домашньої автоматизації. Побудовано математичну модель роботи нейромережевого алгоритму класифікації шаблонів вхідних інформаційних сигналів, що отримуються від мережі датчиків.

Проведено аналіз сучасних алгоритмів потокової обробки масивів цифрових даних та методик формалізації зазначених процедур з метою побудови відповідного математичного апарату. Побудовано узагальнену схемупотокової передачі масивів даних та схему апаратно-програмного комплексу хмарного сервісу. Вказано на особливості організації апаратно-програмного комплексу мережевого вузлавідповідно до архітектурирозподіленої інформаційної системи. Вказанона задачі, що мають бути вирішені з метою оптимізації зазначеної структури, зокрема задачу налаштування графіка обробки запитів відповідно до особливостей роботи загального комплексу та задачуналаштування алгоритмів паралельної обробки. Розроблено спеціалізовану математичну модель розподіленої інформаційної системи апаратно‑програмного комплексу хмарного сервісу, що складається з центрального обчислювального вузла іпериферійних обчислювальних вузлів, та включає у себе параметри відповідних компонент, функції відображення процедури розгортання завдання і функції маршрутизації потоку вхідних даних. На базі побудованої математичної моделі розроблено методикупроведення розрахункупоказників пропускної здатності і часу затримки при обробці запитів користувачів хмарного сервісу, що запропоновано розглядати як показники цільових функцій

Проведено аналіз сучасних алгоритмів потокової обробки масивів цифрових даних та методик формалізації зазначених процедур з метою побудови відповідного математичного апарату. Побудовано узагальнену схемупотокової передачі масивів даних та схему апаратно-програмного комплексу хмарного сервісу. Вказано на особливості організації апаратно-програмного комплексу мережевого вузлавідповідно до архітектурирозподіленої інформаційної системи. Вказанона задачі, що мають бути вирішені з метою оптимізації зазначеної структури, зокрема задачу налаштування графіка обробки запитів відповідно до особливостей роботи загального комплексу та задачуналаштування алгоритмів паралельної обробки. Розроблено спеціалізовану математичну модель розподіленої інформаційної системи апаратно‑програмного комплексу хмарного сервісу, що складається з центрального обчислювального вузла іпериферійних обчислювальних вузлів, та включає у себе параметри відповідних компонент, функції відображення процедури розгортання завдання і функції маршрутизації потоку вхідних даних. На базі побудованої математичної моделі розроблено методикупроведення розрахункупоказників пропускної здатності і часу затримки при обробці запитів користувачів хмарного сервісу, що запропоновано розглядати як показники цільових функцій

Проаналізовано сучасні підходи до організації ефективного управління сучасними підприємствами. Отримані результати аналізу дають змогу стверджувати, що розвиток енергетичної галузі України, як і інших галузей, неможливий без впровадження принципів технології "Industry 4.0" та розроблення систем управління підприємством має відбуватися з урахуванням міжнародних стандартів: ANSI/ISA-95 і IEC 62264–1. Побудова власної ієрархічної системи управління під конкретне підприємство має ґрунтуватися на використанні вже існуючих базових програмно-апаратних складових, що дасть змогу істотно зменшити її вартість. Відповідно, виникає задача узгодження роботи сумісного функціонування базових програмно-апаратних складових, а саме: дослідження динаміки функціонування ієрархічної системи. Для аналізу функціонування таких систем запропоновано моделі, які ґрунтуються на теорії ієрархічних та простих мереж Петрі, які дають змогу дослідити динаміку функціонування розроблювальної системи. Окрім цього, модель з використанням ієрархічних мереж Петрі надає можливість дослідити інформаційні потоки між ієрархічними рівнями та їх взаємний вплив. Наведено результати апробації побудованих моделей, а саме: приклад аналізу функціонування багаторівневої ієрархічної системи управління технологічними процесами підприємства. Отримані результати дають змогу стверджувати, що розроблена багаторівнева ієрархічна система управління технологічними процесами підприємства функціонує правильно, усі стани досяжні, а тупики відсутні.

Метою дослідження є розробка та програмна реалізація тренігової Web-системи управління бізнес-процесами в електронній торгівлі (для лабораторного практикуму в рамках викладання дисципліни «Електронна комерція»). Задачами дослідження є дослідження загальної проблематики ринку електронної торгівлі та форм взаємодії суб’єктів електронної торгівлі, аналіз існуючих підходів до побудови Web-системи управління бізнес-процесами, програмна реалізація Web-системи управління бізнес-процесами в електронній торгівлі, використання розробленої Web-системи для практичного навчання студентів механізмам електронній торгівлі в рамках викладання дисципліни «Електронна комерція». Об’єктом дослідження є процеси функціонування ринку електронної торгівлі. Предметом дослідження є використання інформаційних засобів управління електронною торгівлею навчальному процесі ВНЗ. У роботі проведено аналіз, узагальнення та систематизація досліджень з проблеми використання Web-системи управління бізнес-процесами в електронній торгівлі в навчальному процесі з дисципліни «Електронна комерція». Представлено механізми програмно-апаратної реалізації Web-системи управління бізнес-процесами в електронній торгівлі. Розроблено модульну структуру функціональних блоків Web-додатку, представлено модель бази даних і структурну схему модуля логістики Web-системи. Здійснено програмну реалізацію Web-системи управління взаємодією суб’єктів електронної торгівлі. Розроблено завдання до лабораторного практикуму з дисипліни «Електронна комерція» на основі використання Web-системи управління бізнес-процесами в електронній торгівлі. Результати дослідження планується узагальнити для формування рекомендацій щодо використання розробленої Web-системи в навчальному процесі ВНЗ.

Стаття присвячена розробці технології синтезу апаратних засобів для генерації груп симетричних двохоперандних двохрозрядних криптографічних операцій для підвищення якості потокового шифрування. Наведено результати дослідження по реалізації симетричних операцій потокового шифрування. Розроблено функціональні схеми пристроїв генерації і застосування груп операцій додавання за модулем два, та чотири. Дані групи операцій можуть застосовуватися, як окремо, так і сумісно. Застосування розроблених апаратних засобів при вдосконаленні реалізації методу підвищення стійкості та надійності потокового шифрування забезпечує збільшення варіативності шифрування в п’ять раз.

Мета роботи: визначити роль 3D реконструкції та моделювання в діагностиці післяопераційних станів після гастректомії із єюно­гастропластикою з приводу гострокровоточивого раку шлунка. Матеріали і методи. У дослідження включено 268 пацієнтів після гастректомії, з яких у 165 хворих була гостра шлунково-кишкова кровотеча. 39 пацієнтам виконано тотальну гастректомію в поєднанні з єюногастропластикою при раку шлунка. Розроблено спосіб одномоментної реконструктивної єюногастропластики після тотальної гастректомії шляхом зшивання ручним швом (3) петлі порожньої кишки у вигляді літери букви Ф (“потрійний анастомоз”), а також три способи апаратної (36) єюногастропластики після тотальної гастректомії при раку шлунка за допомогою циркулярних і лінійних степлерів. Проведено КТ-моделювання із 3D реконструкцією у трьох пацієнтів, що перенесли гастректомію із єюногастропластикою (штучний шлуночок) із включенням дванадцятипалої кишки. Визначалась візуалізація та розташування штучного тонкокишкового резервуара шляхом створення його об’ємної моделі з урахуванням просторового розміщення магістральних судин та нервів із подальшим друкуванням моделі на 3D принтері. Для створення індивідуального макету-прототипу (моделі) застосовано технологію FDM (Fused Deposition Modeling) – моделювання методом наплавлення. Результати досліджень та їх обговорення. Результати досліджень показали, що тотальну гастректомію при раку шлунка у пацієнтів молодого та середнього віку бажано доповнювати одномоментною єюногастропластикою з включенням дванадцятипалої кишки. Після тотальної гастректомії при раку шлунка в разі розвитку патологічних синдромів доцільно використовувати двомоментну реконструктивну єюногастропластику зі створенням штучного тонкокишкового резервуара апаратним способом із включенням ДПК, що покращує якість життя пацієнтів у віддаленому післяопераційному періоді. 3D реконструкція та моделювання після гастректомії із єюногастропластикою з приводу раку шлунка дає змогу оцінити об’єм, синтопію та скелетотопію штучного тонкокишкового резервуара, має суттєве значення в діагностиці післяопераційних станів та патологічних синдромів, прогнозувати перебіг післяопераційного періоду та функціональні результати гастректомії із єюногастропластикою.

У роботі досліджено ефективність методів циклової синхронізації систем передавання інформації з нероздільним факторіальним кодуванням: методу, що використовує як синхрокомбінацію перестановку, що має максимальне значення мінімальної відстані Хеммінга від її двійкового представлення до всіх її циклічних зсувів, та методу, який базується на використанні як синхрокомбінації перестановки чисел з її поділом на префіксну та суфіксну частини. Розроблено та описано структурні схеми імітаційних моделей системи передавання даних для кожного з методів. Описано середовище розробки та параметри апаратної частини, на якій виконувалося моделювання. Побудовано програмні імітаційні моделі систем передавання даних, у яких реалізовано алгоритми встановлення циклового синхронізму для кожного з наведених методів. Обґрунтовано основні модулі, які використовувалися як для реалізації моделей, так і для інтерпретації результатів. Оцінено показники ефективності методів циклової синхронізації: швидкість встановлення синхронізму та ймовірність хибного фазування залежно від імовірності бітової помилки в каналі зв’язку. Продемонстровано особливості та переваги для кожного з методів.

Виконано аналіз сучасного стану досліджень в галузі надійності та функційної безпеки програмнотехнічних комплексів інформаційно-керуючих систем (ПТК ІКС). Встановлено, що не зважаючи на використання нової елементної бази в ході модернізації та розроблення нових ПТК ІКС, застосування сучасних технологій розробки їх апаратної та програмної компонент, підвищення ефективності технологічних процесів, зниження ресурсємності виробництва не призвело до достатнього прогресу у вирішені завдань проектування ПТК з необхідним і гарантованим рівнем надійності і функційної безпеки. Крім того, встановлено, що не зважаючи на інтенсивні дослідження впродовж останніх десятиліть залишається низка нерозв’язаних задач і обмежень існуючих методів і засобів, а саме: моделі, які описують надійнісну і безпекову складові, не ураховують розмірність задач і обмежень існуючих методів; у сучасних методах оцінювання функційної безпеки аспекти безвідмовності апаратних і програмних засобів розглядаються відокремлено, без спільного кількісного аналізу результатів верифікації; методи розроблення й забезпечення відмовостійкості ПТК з використанням програмовних платформ недостатньо ураховують можливості, обмеження і похибки вбудованих засобів контролю і діагностування на рівні електронних проектів, модулів і каналів. Представлений в роботі метод частково вирішує перелічені задачі

Предметом дослідження в статті є протоколи передачі даних в умовах Інтернет речей. Мета роботи – порівняння протоколів Інтернет речей на базі демонстраційного стенда. У якості апаратної платформи розглядається модуль WeMosD1, який використовує технологію передачі даних Wi-Fi, що є найбільш поширеною на сьогоднішній день для пристроїв Інтернет речей. В ході експерименту визначаються затримки, втрати пакетів в залежності від їх розміру, відношення службової інформації до корисної за одну транзакцію при передачі даних з використанням протоколів: MQTT, CoAP, /2; з метою визначення, в яких пристроях наведені протоколи найбільш ефективні HTTP

Апарати високого тиску широко використовують у галузі переробки сільськогосподарської продукції, харчових виробництв, у різних галузях промисловості. Від досконалості їхньої конструкції залежать надійність роботи апаратів, безпека обслуговуючого персоналу, продуктивність і в кінцевому підсумку собівартість продукції. Особливістю проєктування апаратів є те, що їх розрахунок регламентується численними нормативними документами – державними і галузевими стандартами, нормами тощо. У результаті моделювання й розрахунку проаналізовані апарати високого тиску у вигляді циліндра в одно-, дво- і тришаровому виконанні, визначені еквівалентні напруження і натяги. Визначено вагові співвідношення. Апарати в тришаровому виконанні є міцними і найменш металомісткими, що суттєво зменшує вагу. Результатом представленої роботи є висновок про те, що спроєктувати апарат високого тиску на основі багатошарової конструкції є більш доцільним. Використання представлених теоретичних викладок дозволить дотриматися всіх вимог чинних нормативних документів, зменшити металомісткість устаткування, збільшити надійність його роботи, знизити собівартість і, зрештою, підвищити якість продукції, яка виробляється. При цьому основою розрахунків є правильний вибір і складання розрахункових схем, опрацювання різних типів конструкцій та алгоритмів. Основними методиками розрахунку апаратів високого тиску є використання загального рівняння масообміну із застосуванням формули Ламе та визначенням еквівалентних напружень в елементах апарата високого тиску. Подальше застосування теоретичних розрахунків на стадії проєктування дасть змогу розробникам знайти опти­маль­ні геометричні форми й розміри вузлів конструкції, виходячи з навантажень, які реально діють у процесі експлуатації уста­новки, що не завжди можливо зробити з використанням аналітичних залежностей.

Робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі побудови системи підтримки прийняття рішень на основі реалізації розробленої моделі діагностичного вирішального правила засобами сучасних інформаційних технологій, використання яких дозволило забезпечити працездатність розробленої системи на різних апаратних платформах під управлінням різних операційних систем. На основі аналізу методів, які використовуються для побудови вирішальних правил в системах підтримки прийняття рішень, запропоновані складові комбінованого вирішального правила, що виражають два підходи до формулювання діагностичного висновку: об'єктивна, яка заснована на аналізі навчальної вибірки, і суб'єктивна, яка заснована на експертній інформації про структуру симптомокомплексів. Мета дослідження – синтез комбінованого вирішального правила на основі методу порівняння з прототипом, яке б дозволило врахувати як об’єктивну, так і суб’єктивну складову процесу постановки діагнозу. Результати. В роботі розроблена математична модель комбінованого діагностичного вирішального правила і обґрунтовано вибір його складових. В якості об'єктивної складової вибрано метод порівняння з прототипом, в якому діагностуємі стани представляються їхніми прототипами в просторі ознак. Формалізована експертна інформація про структуру симптомокомплексів шляхом представлення симптом окомплексів захворювань числовими інтервалами лінгвістичних змінних. Розглянуті варіанти врахування експертних оцінок щодо структури симптомокомплексів при обчисленні координат прототипів класів. Сформульовані вимоги до функціональних можливостей системи, визначено засоби проектування, основну платформу розробки (Java), систему управління базою даних (MySQL). Виконано проектування системи підтримки прийняття рішень та комплексна перевірка розробленої системи на реальних медичних даних, яка підтвердила ефективність роботи системи

Визначено актуальність дослідження інноваційних способів енергопідводу в процесах сушіння рослинної сировини. Показано основні переваги сушіння вологих матеріалів у мікрохвильовому та інфрачервоному електромагнітному полі. Обґрунтовано вибір моделі процесу вологовидалення та способів дослідження даного процесу. Показано узагальнений аналіз результатів дослідження процесу видалення вологи під впливом електромагнітного поля для декількох видів рослинної сировини. Обґрунтовано вибір апаратурної схеми установки для сушіння рослинної сировини в потоці. Визначено основні конструктивні рішення та обмеження в конструкції сушильного апарата з електромагнітним енергопідводом. Узагальнено досвід використання дослідної сушильної установки з комбінованим електромагнітним енергопідводом. Запропоновано структурну схему та типовий конструктив універсальної установки для сушіння і стерилізації рослинної сировини та харчових продуктів і напівфабрикатів.

The Markov availability model of a physical security system is investigated. The actuality of research caused by the need to protect the physical security systems not only from physical failures, but also from cyber-attackers. When constructing the model, it is assumed that the properties of stationary, ordinariness and absence of aftereffects of event flows in the system, the low probability of failure of the software component and cloud services. It also takes into account the fact that acts of vandalism occur on objects of the first zone that are outside the perimeter. The typical algorithm of construction of the Markov model based on determination of sets of states and mechanisms of interaction is used. The evaluation of the functioning of the multi-zone system was carried out taking into account three degrees of degradation from the normal state to the states of simultaneous failure of all three zones. The top state of S1 corresponds to the normal state of the system without failures. The states S2, S3, S4 correspond to the states of the first level of degradation of the system, in which hardware failure occurred in one of the zones. The states S5, S6, S7 correspond to the states of the second level of degradation of the system, in which there were hardware failures in two zones. Condition S8 corresponds to the state of complete failure of all three zones of the system. To evaluate the availability functions, the Markov model was calculated and investigated for different sets of input data. The following parameters were chosen: hardware failure rate due to unintentional physical and design defects; the intensity of recovery of hardware after failure and the degree of "aggression" of the attackers, which depends on external factors. The results of the simulation conclude that the parameters of failure rates and recovery are affected by the availability values of the different degradation levels and the relationship between them. It is determined that with increasing input parameters - the failure rate of hardware and the coefficient of "aggression" of intruders, the stationary availability coefficients of all levels of degradation decrease.

Стаття присвячена питанням аналізу взаємозв'язку проектування деталей в CAD/CAМ-системі та їх виготовлення на фрезерних верстатах з ЧПУ. Розглянуто причини виникнення похибок виготовлення деталей на фрезерних верстатах з ЧПУ та шляхи їх усунення не тільки в процесі самого фрезерування деталі на виробничому обладнанні, а і на етапах проектування конструкції, розробки управляючих програм (УП) для оброблювального центру та розрахунку режимів різання та їх взаємозв'язок. Запропонована структура сумарної похибки виготовлення деталей, що впливає на загальну якість виробу, на верстаті з ЧПУ. Наголошено, що сумарна похибка складається з похибки, що формується апаратними можливостями верстата, похибки, що може бути закладена при розробці 3D-моделі деталі в номінальних розмірах, похибки, що може виникнути при некоректній розробці УП для верстата з ЧПУ та похибки пов'язаної з особливостями управляючої системи конкретного верстата з ЧП. Підкреслено, що при аналізі взаємодії CAD/CAM-системи та верстата з ЧПУ за основу були взяті CAD-система SolidWorks компанії Dassault Systemes та CAМ - система SolidCAM з інтегрованим модулем інтелектуальної обробки iMachining компанії SolidCAM Ltd., тому що вона являє собою комплексну CAМ-систему, яка призначена для програмування верстатів з ЧПУ в середовищі SolidWorks. Запропоновано структурну схему CAD/CAM система – верстат з ЧПУ, на базі якої детально представлено взаємозв’язок оператора з верстатом та управляючою системою. Особлива увага приділена впливу параметрів 3D-моделі деталі (CAD-система) та оптимізованої програми обробки (CAМ-система з інтегрованим модулем iMachining) на сумарну похибку виготовлення деталей на фрезерному верстаті з ЧПУ та вкінцевому випадку на якість виробу в цілому. Обґрунтовано, що запропонований підхід та рекомендації до процесу розробки конструкції, написання управляючої програми до верстата з ЧПУ та методів фрезерування деталей дозволить максимально зменшити сумарну похибку виготовлення виробу

Стаття присвячена питанням аналізу взаємозв'язку проектування деталей в CAD/CAМ-системі та їх виготовлення на фрезерних верстатах з ЧПУ. Розглянуто причини виникнення похибок виготовлення деталей на фрезерних верстатах з ЧПУ та шляхи їх усунення не тільки в процесі самого фрезерування деталі на виробничому обладнанні, а і на етапах проектування конструкції, розробки управляючих програм (УП) для оброблювального центру та розрахунку режимів різання та їх взаємозв'язок. Запропонована структура сумарної похибки виготовлення деталей, що впливає на загальну якість виробу, на верстаті з ЧПУ. Наголошено, що сумарна похибка складається з похибки, що формується апаратними можливостями верстата, похибки, що може бути закладена при розробці 3D-моделі деталі в номінальних розмірах, похибки, що може виникнути при некоректній розробці УП для верстата з ЧПУ та похибки пов'язаної з особливостями управляючої системи конкретного верстата з ЧП. Підкреслено, що при аналізі взаємодії CAD/CAM-системи та верстата з ЧПУ за основу були взяті CAD-система SolidWorks компанії Dassault Systemes та CAМ - система SolidCAM з інтегрованим модулем інтелектуальної обробки iMachining компанії SolidCAM Ltd., тому що вона являє собою комплексну CAМ-систему, яка призначена для програмування верстатів з ЧПУ в середовищі SolidWorks. Запропоновано структурну схему CAD/CAM система – верстат з ЧПУ, на базі якої детально представлено взаємозв’язок оператора з верстатом та управляючою системою. Особлива увага приділена впливу параметрів 3D-моделі деталі (CAD-система) та оптимізованої програми обробки (CAМ-система з інтегрованим модулем iMachining) на сумарну похибку виготовлення деталей на фрезерному верстаті з ЧПУ та вкінцевому випадку на якість виробу в цілому. Обґрунтовано, що запропонований підхід та рекомендації до процесу розробки конструкції, написання управляючої програми до верстата з ЧПУ та методів фрезерування деталей дозволить максимально зменшити сумарну похибку виготовлення виробу

У статті розглядаються недоліки існуючих систем автоматичного керування (САК) роботою холодильного обладнання овочесховищ та способи усунення цих недоліків. Запропоновано відмежуватися від традиційних методів керування та перейти до використання інтелектуальних методів, які дозволять системі гнучко адаптуватися при зміні внутрішніх параметрів об'єкту та збурювальних дій в широкому діапазоні змінення їх величин. Розроблено математичні моделі окремих елементів системи – повітроохолоджувача, зволожувача повітря та холодильної камери, на базі яких створено узагальнену модель САК холодильного зберігання, котра дозволила визначити температуру та вологовміст повітря в динаміці. Проведеними теоретичними дослідженнями взаємодії охолоджувального повітря з об'єктом зберігання встановлено визначальний вплив температури на динаміку втрат продукту та визначено основний параметр регулювання – зміна холодопродуктивності компресорної установки в функції температури повітря на виході камери шляхом зміни об'ємних витрат холодоагенту, яка здійснюється регулюванням частоти обертання вала компресора. Проведений синтез нейроінформаційної експертної системи автоматичного керування холодопродуктивністю компресора, проаналізовані графічні залежності потужності на валу компресора від вхідних параметрів. Виявилося, що мінімальна потужність компресора досягається зменшенням теплонадходжень в камеру як із зовні, так і з середини холодильної камери, а масові витрати повітря впливають тільки на швидкість охолодження. Зроблено висновок, що визначення потужності компресора за допомогою нечітких нейронних мереж відповідає поставленій задачі. Запропоновано схему для апаратної та програмної реалізації САК технологічним мікрокліматом в холодильній камері з використанням системи СКАДА.

У контексті розгортання Концепції 4.0 в Україні запропоновано системну модель інформаційної безпеки “розумного міста” на рівні: його сегментів; складових – “розумних об’єктів” та багаторівневих кіберфізичних систем (КФС) “фізичний простір (ФП) – комунікаційне середовище (КС) – кібернетичний простір (КП)”; загроз рівням КФС, компонентам рівня та процесам, що відповідають рівню: відбиранню інформації, передаванню/прийманню, обробленню, управлінню; технологій забезпечення безпеки структури та функціоналу сегменту “розумного міста” за профілями – конфіденційність, цілісність, доступність. Модель розгорнута для сегментів: “розумна енергетика”, “розумне довкілля”, “розумна медицина”, “розумна інфраструктура” і побудована за принципами системного аналізу – цілісності, ієрархічності, багатоаспектності. Системна модель на основі КФС дозволяє створювати комплексні системи безпеки (КСБ) “розумних об’єктів” відповідно до: концепції “об’єкт – загроза – захист”, універсальної платформи “загрози – профілі безпеки – інструментарій”, методологічних підходів до багаторівневого захисту інформації, функціональних процесів захищеного обміну. Така системна структура може бути використана також для забезпечення гарантоздатності системи “розумний об’єкт – кіберфізична технологія” у просторі функціональної та інформаційної безпеки. Проаналізовано безпеку МЕМS-давачів як компоненти інтернету речей у ФП кіберфізичних систем: загрози – лінійні навантаження, власні шуми елементів схеми, температурні залежності, зношуваність; технології захисту – лінійні стабілізатори, термотривкі елементи, охолодження, покращання технології виготовлення, методи отримання нових матеріалів та покращання властивостей. На протидію перехопленню інформації в безпровідних каналах зв’язку, характерної розумним об’єктам, розглянуто алгоритм блокового шифрування даних AES в сенсорних мережах з програмною реалізацією мовою програмування C#. Проаналізовано безпеку хмарних технологій як компоненти КС кіберфізичних систем на апаратно-програмному рівні та наведено особливості криптографічних систем шифрування даних в хмарних технологіях відповідно до нормативного забезпечення.

Проаналізовано методи опрацювання сигналів. Розглянуто математичну модель мультибазисно-спектрального косинусного перетворення сигналів, з можливістю використання різних теоретико-числових базисів. Запропоновано алгоритм обчислення автокореляційної функції на основі вхідного масиву, який ґрунтується на алгоритмі дискретного перетворення Фур'є. Запропонований метод характеризується розширеними функціональними можливостями завдяки тому, що обчислення спектра може відбуватися у базисах Фур'є, Радемахера, Кресентсона та ін. Крім того, виконання модульних операцій реалізується на основі логічних модульних матриць множення та додавання, які можуть бути реалізовані програмно або апаратно і виконуються в базисі Хаара-Кресентсона протягом двох мікротактів, що істотно підвищує швидкодію спектрального аналізу випадкових процесів.

Розглянуто особливості організації автоматизованих систем захисту даних при застосуванні програмних додатків та інформаційних сховищ хмарних сервісів у військовій сфері. Узагальнено модель захищеного інтерфейсу взаємодії програмного додатку і апаратної платформи мережевого ресурсу, що дозволяє приховати послідовність виконання процедур зчитування та запису даних на фізичному рівні роботи з оперативною пам’яттю серверу. Зазначено, що пріоритет у розвитку сучасних схем ORAM полягає не тільки у забезпеченні надійної передачі «чутливих даних», але і в оптимізації алгоритмів їх захисту за умови збереженнявеликих обсягів даних у середовищі хмарного сервісу. Запропонована схема організації інтерфейсу на базі ORAM показує високий рівень захищеності зберігання даних на стороні сервера при прийнятному рівні захисту і ефективності виконання відповідних процедур на етапі передачі даних.

Розглянуто особливості організації автоматизованих систем захисту даних при застосуванні програмних додатків та інформаційних сховищ хмарних сервісів у військовій сфері. Узагальнено модель захищеного інтерфейсу взаємодії програмного додатку і апаратної платформи мережевого ресурсу, що дозволяє приховати послідовність виконання процедур зчитування та запису даних на фізичному рівні роботи з оперативною пам’яттю серверу. Зазначено, що пріоритет у розвитку сучасних схем ORAM полягає не тільки у забезпеченні надійної передачі «чутливих даних», але і в оптимізації алгоритмів їх захисту за умови збереженнявеликих обсягів даних у середовищі хмарного сервісу. Запропонована схема організації інтерфейсу на базі ORAM показує високий рівень захищеності зберігання даних на стороні сервера при прийнятному рівні захисту і ефективності виконання відповідних процедур на етапі передачі даних.

За допомогою запропонованої в статті підходу можуть бути дослідженні перспективні способи отримання інформації про сучасні літальні апарати. Сучасна техніка створюється з використанням неметалічних матеріалів у своєї конструкції. Це зрозуміло за рядом причин, основною з яких є кращі характеристики речовин, що використовуються. Існуючі підходи щодо отримання радіолокаційної інформації про такі об’єкти є непідходящими оскільки вони засновані на використанні ефектів, що протікають в металах під час їх опромінення електромагнітним НВЧ полем. Проблемою є створення умов щодо дистанційної тимчасової зміни провідних властивостей для використання викликаних ефектів у існуючих способах радіолокації. Тенденція розвитку сучасних літальних засобів полягає у використанні неметалічних композитних матеріалів у конструкції планеру. Цей напрямок суттєво знижує можливості існуючих радіолокаційних засобів по виявленню та супроводженню таких літальних апаратів. Основний недолік існуючих метолів локації літальних апаратів полягає у використанні принципу „потужного сигналу”, тобто збільшенні потужності випроміненого зондуючого сигналу для підвищення рівня віддзеркаленого від повітряного об’єкту радіолокаційного сигналу і покращення прийомних характеристик РЛС виявлення.

Результати аналізу стану захисту інформаційних потоків (ІП) у комп'ютеризованих системах свідчать, що загалом стан розв'язання цієї задачі далекий від досконалості. Тим більше, що виникає потреба у побудові стійких і продуктивних методів та алгоритмів шифрування ІП у комп'ютерних мережах з урахуванням тенденцій зростання вимог до необхідного рівня захисту різних типів ІП. Тому розроблення підходів, методів, алгоритмів, криптографічних комп'ютерних засобів захисту інформації з використанням мережевих технологій та високопродуктивних спецпроцесорів, особливо для проблемно-орієнтованих (ПОКС) та спеціалізованих комп'ютерних систем (СКС) на основі різних теоретико-числових базисів (ТЧБ) є актуальною науковою задачею. На основі алгоритмів та схемо-технічних рішень апаратних компонентів процесорів шифрування даних у теоретико-числовому базисі Радемахера-Крестенсона розроблено архітектуру багаторозрядного спецпроцесора шифрування даних, а також розраховано системи взаємопростих модулів для цих процесорів.

Розроблено апаратно-програмний комплекс автоматизованої системи реєстрації біоелектричних потенціалів на базі USB-пристрою з подальшою обробкою оцифрованих сигналів на ПК. Запропоновано універсальну схему реєстрації біопотенціалів, яка дозволяє проводити експериментальні дослідження як в умовах окремого впливу на досліджуваний об’єкт холодової, теплової, фото- та електростимуляції, так і в умовах різноманітних комбінацій вказаних впливів. Клієнтська частина програми забезпечує візуалізацію, кількісний аналіз і збереження отриманих результатів у базі даних. Засобами комплексної автоматизованої системи зафіксовано біоелектричні потенціали листя кукурудзи у відповідь на теплові стимули. Охарактеризовано динаміку вказаних потенціалів, кількісно оцінено рівень потенціалів стабілізації. На базі отриманих експериментальних даних визначено параметри математичної моделі процесів генерації електричних імпульсів у клітині.

Проаналізовано програмні засоби, які дозволяють моделювати та симулювати процес диспетчеризації завдань в великих комп’ютерних мережах та розподілених обчислю­вальних системах нового програмного комплексу. Запропоновано підхід до вирішення задачі планування та метод диспетчеризації потоків задач на основі невідчужуваності обчислювальних ресурсів від їх власника. В системі можуть бути використані різні за своїми властивостями та характеристиками программно-апаратні обчислювальні засоби, такі як кластери, суперкомп’ютери, персональні комп’ютери, ноутбуки та ін. Розроблено програмний комплекс, що дозволяє симулювати роботу GRID-системи з невідчужувани­ми ресурсами, а також спостерігати та досліджувати роботу різних алгоритмів в різних умовах. Описано архітектурну модель розробленого симулятора, його основні функції та можливості використання не тільки для аналізу алгоритмів диспетчеризації, але і в навчальному процесі, завдяки наявності інтуїтивно зрозумілого та інтерактивного гра­фічного інтерфейсу, що дозволяє спостерігати за процесом розподілених обчислень на вузлах системи.

Актуальність теми дослідження. Перспективним напрямком розвитку програмно-апаратних засобів технічного діагностування є використання в їх складі інтелектуальних компонентів. Відомі засоби технічного діагностування орієнтовані на вирішення окремих вузькоспеціалізованих діагностичних задач і не забезпечують достатнього рівня універсальності, тому проблема підвищення ефективності діагностування за рахунок розробки та вдосконалення інтелектуальних засобів є актуальною і потребує подальших досліджень. Також актуальним є дослідження впливу різних факторів на роботу компонентів системи керування безпілотного авіаційного комплексу. Постановка проблеми. Сучасні системи керування безпілотним авіаційним комплексом є складними комплексами, в яких відбувається тісна взаємодія різнотипових підсистем. Використання БпАК у високотехнологічних сферах вимагає забезпечення високого рівня надійності функціонування СК БпАК та її компонентів. Одним із засобів підвищення надійності роботи є розробка і впровадження ефективних програмно-апаратних засобів діагностування. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Нині в умовах глобальної автоматизації пристроїв та їх комплексів, питання пошуку несправностей за допомогою автоматизованих систем із кожним днем стає все більш актуальним. Пристрої та їх комплекси стають більш складними та потребують більш глибокої деталізації при пошуку несправностей. Саме тому це питання звернуло увагу на себе багатьох науковців. Так, наприклад, Є. В. Нікітенко неодноразово звертав увагу на вивчення проблем автоматизованого пошуку несправностей в електронних приладах [1; 2]. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Розробка науково обґрунтованої методології технічної діагностики елементів системи керування БпАК. Постановка завдання. Розробка методу діагностування компонентів СК БпАК на базі узагальненої математичної моделі програмно-апаратного пристрою діагностики. Виклад основного матеріалу. Для проведення технічної діагностики компонентів системи керування БпАК пропонується метод, що розглядає кожен елемент СК БпАК у вигляді орієнтованого графа причинно-наслідкових зв’язків. Розроблено алгоритм програмного компонента діагностичної системи СК БпАК. Висновки відповідно до статті. Сформульовано та надано математичний опис методу технічної діагности-ки елементів СК БпАК. Наведено алгоритм програмного компонента діагностичної системи СК БпАК.

Розглянуто актуальну проблему визначення правильності одягнення медичної маски у людини. Для її вирішення запропоновано побудування моделі з використанням штучного інтелекту. Розглянуто механізм класифікації та обробки вхідних даних. Розроблено структуру згорткової нейронної мережі у вигляді моделі послідовної реалізації шарів згортки, агрегування, повного зв’язку. Обґрунтовано доцільність використання функції ReLU для активації вузлів. Застосовано метод Dropout для запобігання перенавчанню нейронної мережі. Вихідний шар реалізовано у вигляді одного нейрону з використанням функції активації сигмоїда. Оптимізація згорткової нейронної мережі здійснена методом стохастичного градієнтного спуску. Використано метод зворотного поширення помилки для навчання нейронної мережі. Розроблено програмний додаток на мові програмування Python. Використано бібліотеку Keras для забезпечення точності, правильності, повноти побудованої моделі. Проведено компіляцію з використанням бінарної перехресної ентропії в якості цільової функції. За допомогою розробленого додатку проведено ефективне навчання згорткової нейронної мережі на тестових вхідних зображеннях. Зважаючи на значні вимоги до апаратного забезпечення і програмних ресурсів, цей процес було здійснено під керуванням операційної системи Linux. Обмежена кількість періодів навчання забезпечила зменшення підсумкового часу навчання. Здійснено перевірку побудованої системи на контрольній множині. Отримано високі показники розпізнавання зображень. Працездатність програмного додатку перевірена з використанням різної апаратної і програмної конфігурації. Розроблена система може бути використані у галузях, які потребують контролю виконання правил безпеки під час пандемії.

Розглянуто сучасні підходи, які використовуються при впровадженні автоматизованих системобробки вхідних запитів хмарних сервісів мережі «Інтернету речей» відповідно до концепції граничних обчислень. Узагальнено найбільш актуальні задачі, що виникають при побудові та впровадженні алгоритмів обробки вхідних даних за умов обмежень на обчислювальний ресурс апаратно-програмної платформи та перепускність мережевих каналів системи. Запропоновано математичну модель впровадження та масштабування програмних додатків для обробки потокових даних. що надходять змножини інформаційних вузлів глобальної мережі хмарного сервісу, а також систему оцінки і оптимізації роботи алгоритмів відповідно показника зменшення часу затримки, що виникає при обробці вхідних даних центральним вузлом інформаційної мережі. При цьому математичний апарат базується на формалізації процесу розгортання програмного додатку відповідно до типової задачі планування завдань потокової обробки даних. Результати моделювання вказують на ефективність запропонованих методів, а також наможливість побудови на їх основі цілісної методології оцінки ефективності процесів впровадження та масштабування програмних додатків у середовищі хмарного сервісу глобальної інформаційної мережі «Інтернету речей».

Для перевірки адекватності математичної моделі руху транспортного засобу за їздовим циклом є потреба в комплексі приладів для реєстрації його параметрів під час руху. В якості таких параметрів колісного трактора з газовим двигуном обрано частоту обертання колінчастого вала, розрідження у впускному колекторі, кут відкриття дросельних заслінок, швидкість руху. Розроблено апаратну частину комплексу: підібрано датчики, вибрано аналого-цифровий перетворювач (АЦП), ноутбук для опрацювання інформації, здійснено підключення датчиків до АЦП, а АЦП до ноутбука. Підібрано програму для моніторингу та запису сигналів датчиків на ноутбук. Розроблено програму для остаточної обробки отриманих даних — перетворення сигналів датчиків у величини досліджуваних параметрів. Комплекс приладів змонтований на колісному тракторі МТЗ-80 з переобладнаним з дизеля газовим двигуном. Здійснено декілька записів вибраних параметрів у дорожніх умовах.

У вищих навчальних закладах студенти згідно вимог освітньо-професійної програми підготовки бакалавра [4], повинні вміти розробляти концепцію побудови локальних комп’ютерних мереж на основі стандартних протоколів і інтерфейсів, аналізуючи потреби замовника. Вибирати топологію комп’ютерної мережі, мережні протоколи, планувати мережну інфраструктуру, аналізуючи потреби користувачів, програмне і апаратне забезпечення, що використовується, фізичне розміщення користувачів, ділення мережі на сегменти тощо. Майбутні спеціалісти також повинні вміти розробляти логічну і фізичну структуру локальної комп’ютерної мережі, топологію і засоби прокладки кабелів, розміщення комутаторів та маршрутизаторів, вибирати необхідне програмне забезпечення комп’ютерних мереж за допомогою нормативно-довідкової інформації, використовуючи процедури аналізу типових проектних рішень.Дані вимоги поширюються як на лекційний курс, так і на лабораторний практикум. Однак не кожен вищий навчальний заклад має можливість проводити лабораторний практикум у повній відповідності до вимог освітньо-професійної програми [1].Більшість вищих навчальних закладів не має матеріальної бази для практичного розгляду питання побудови та діагностики мережі. Ці теми розглядаються переважно тільки теоретично, оскільки не завжди можна дати можливість студентам самостійно спроектувати мережу або ділянку мережі, і перевірити її дію.Тому на лабораторних заняттях студенти в основному працюють в уже спроектованій, діючій мережі, і лише досліджують її топологію та характеристики.Такий підхід суттєво знижує рівень практичних навичок майбутніх спеціалістів з інформатики, оскільки при реалізації на практиці конкретного мережного проекту майбутній спеціаліст може стикнутись з рядом задач до яких він підготовлений лише теоретично.Тому нами пропонується при вивченні теми проектування комп’ютерних мереж залучати спеціалізоване моделююче програмне забезпечення для візуального проектування, моделювання та дослідження комп’ютерних мереж.Такий підхід має переваги у вивченні даної тематики, однак зауважимо, що перед вивченням тематики проектування та дослідження мереж на емуляторі існує необхідність продемонструвати студентам реальне мережне обладнання та особливості його використання і тільки потім проводити лабораторний практикум на емуляторі.При такому підході забезпечується повне охоплення тематики проектування та моделювання мереж як на теоретичному так і на практичному рівні [2].Однією з основних переваг використання емуляторів при вивченні проектування та дослідження мереж є можливість розглянути такі задачі, які неможливо розглянути навіть з використанням наявного обладнання. Так, наприклад при використанні емуляторів є можливість розглянути на основі діючої моделі функціонування кампусної мережі, Wi-Fi мереж, використання супутникової технології зв’язку та інших технологій, що залишаються недоступними для студентів при стандартному підході.Однією з найбільш відомих програм-емуляторів є програма NetCracker [3]. Дана програма створена компанією NetCracker Technology Corporation, і є однією з найбільш широко вживаних у світі як при вивченні, так і при професійному використанні.Робота з NetCracker побудована на основі технології Drag and Drop, що значно спрощує навчання користуванню програмою, і дозволяє основну увагу приділити безпосередньо питанню побудови та дослідження характеристик мережі. База даних програми містить характеристики великої кількості реальних апаратних мережних засобів, і дозволяє емулювати мережу у максимальній відповідності до фізичного відповідника.

Відомо, що рівень безаварійного судноводіння, показники якості та ефективності перевезень пасажирів та вантажів продовжують покращуватися. Особлива увага приділяється саме заходам забезпечення заданого рівня надійності технічних засобів. Значна роль в цьому напрямку – рішення завдання прогнозування технічного стану засобів водного транспорту. Це ще більш підкреслює актуальність наукових досліджень з метою підвищення ефективності технічної експлуатації морських та річних транспортних засовів за рахунок використання інформації про прогноз їх технічного стану. На теперішній час для забезпечення гарантованого рівня достовірності прогнозування технічного стану засобів водного транспорту активне використовують прогресивні апаратні так програмні рішення. Аналіз закордонного та вітчизняного досвіду розробки та впровадження систем прогнозування технічного стану як комплектуючих підсистем, так ї засобів водного транспорту в цілому свідчить про можливість значного підвищення їх ефективності за рахунок розвитку математичного та алгоритмічного забезпечення. Найбільш актуальним в цьому напрямку є використання моделей та методів штучного інтелекту, а саме, так званих м’яких обчислень. Ключові слова: модель, метод, прогнозування, технічний стан, засоби водного транспорту, методи штучного інтелекту, м’які обчислення.

Відомо, що рівень безаварійного судноводіння, показники якості та ефективності перевезень пасажирів та вантажів продовжують покращуватися. Особлива увага приділяється саме заходам забезпечення заданого рівня надійності технічних засобів. Значна роль в цьому напрямку – рішення завдання прогнозування технічного стану засобів водного транспорту. Це ще більш підкреслює актуальність наукових досліджень з метою підвищення ефективності технічної експлуатації морських та річних транспортних засовів за рахунок використання інформації про прогноз їх технічного стану. На теперішній час для забезпечення гарантованого рівня достовірності прогнозування технічного стану засобів водного транспорту активне використовують прогресивні апаратні так програмні рішення. Аналіз закордонного та вітчизняного досвіду розробки та впровадження систем прогнозування технічного стану як комплектуючих підсистем, так ї засобів водного транспорту в цілому свідчить про можливість значного підвищення їх ефективності за рахунок розвитку математичного та алгоритмічного забезпечення. Найбільш актуальним в цьому напрямку є використання моделей та методів штучного інтелекту, а саме, так званих м’яких обчислень. Ключові слова: модель, метод, прогнозування, технічний стан, засоби водного транспорту, методи штучного інтелекту, м’які обчислення.

Проведено аналіз сучасних підходів, що застосовуються при побудові та оптимізації алгоритмів пошуку блоків даних відповідно дозаданих зразків кодових послідовностей.Значна увага приділена вирішенню задачі захисту «чутливих» даних та, відповідно, організації високофункціональної системи забезпечення інформаційної безпеки. З цією метою запропоновано адаптацію математичної моделі атрибутивного пошуку за ключовими словами у відповідності до алгоритмів полегшеного декодування і впровадженню режиму мультиавторизаціі. На основі вдосконаленого математичного апарату розроблено базові підходи для розробки, оптимізації і проведення оцінки на чисельному рівні алгоритмів пошуку за кодовими послідовностями ключових слів, що надає можливість автоматичного формування методологічних рекомендацій. Система оцінки ефективності і функціональності алгоритмів пошуку базується на обчисленні цільових функцій точності виділення блоку даних у відповідності до вхідного запиту, часу виконання запиту відповідно до середнього рівня затримки, та навантаження на обчислювальний ресурс апаратно-програмного комплексу інформаційної системи центру обробки даних.

Проведено аналіз сучасних підходів, що застосовуються при побудові та оптимізації алгоритмів пошуку блоків даних відповідно дозаданих зразків кодових послідовностей.Значна увага приділена вирішенню задачі захисту «чутливих» даних та, відповідно, організації високофункціональної системи забезпечення інформаційної безпеки. З цією метою запропоновано адаптацію математичної моделі атрибутивного пошуку за ключовими словами у відповідності до алгоритмів полегшеного декодування і впровадженню режиму мультиавторизаціі. На основі вдосконаленого математичного апарату розроблено базові підходи для розробки, оптимізації і проведення оцінки на чисельному рівні алгоритмів пошуку за кодовими послідовностями ключових слів, що надає можливість автоматичного формування методологічних рекомендацій. Система оцінки ефективності і функціональності алгоритмів пошуку базується на обчисленні цільових функцій точності виділення блоку даних у відповідності до вхідного запиту, часу виконання запиту відповідно до середнього рівня затримки, та навантаження на обчислювальний ресурс апаратно-програмного комплексу інформаційної системи центру обробки даних.

Розвиток сучасних систем авіоніки робить проектування таких систем неможливим без використання засобів автоматизації. У даний час область таких інструментів представлена запатентованими інструментами, розробленими такими великими виробниками літаків, як Boeing та Airbus, а також низкою відкритих або частково відкритих міжнародних проектів, що відрізняються за термінами дії, наявністю вихідного коду та документації. Eсі інструменти базуються на архітектурних моделях розробленої системи. У цій статті розглядаються мови, доступні для опису архітектурних моделей систем авіоніки, та показано, яка мова програмування є найбільш підходящою через її текстові позначення та вбудовані концепції, які добре підходять для представлення більшості елементів вбудованих систем. Потім у статті представлено набір інструментів для проектування сучасних систем авіоніки. Набір інструментів забезпечує як загальну платформу для проектування та аналізу архітектурних моделей, так і спеціалізоване рішення для певної галузі систем авіоніки. Він підтримує створення, редагування та маніпулювання моделями як у текстовому, так і в графічному форматах. Зауважімо, що саме архітектурні моделі, що описують компоненти системи і взаємозв'язок між ними, стають основою для формування нових технологій і інструментів для автоматизації проектування. Вони дозволяють описувати різні аспекти архітектури в єдиній формалізованої моделі, яку можна обробляти різними інструментами для перевірки внутрішньої узгодженості архітектури, відповідності різним вимогам системи, автоматизації проектних рішень, генерації даних і файлів конфігурації, вихідний код і т.д. Складність сучасних авіаційних систем і високі вимоги до їх надійності призводять до необхідності використання загальних ресурсів. Під час створення IMA-систем розробники стикаються з низкою завдань і проблем, з якими вони раніше не стикалися. Для вирішення цих проблем на допомогу приходять різні засоби автоматизації і комп’ютерна підтримка розробки. Розвиток цього напрямку в першу чергу пов’язано з використанням різних моделей, в тому числі архітектурних моделей програмно- апаратних комплексів.

Раніше ми повідомляли, що у дітей із спастичною формою церебрального паралічу (CФЦП) після двотижневого курсу реабілітації методом Козявкіна© тести на моторну функцію рук змінювалися неоднозначно (у 11 із 14 поліпшувались, проте у 3 погіршувалися), і такі зміни супроводжувалися різноспрямованими змінами низки параметрів ЕЕГ, варіабельності ритму серця (ВРС) та газорорядної візуалізації (ГРВ). Мета дослідження – виявити особливості змін параметрів ЕЕГ, ВРС і ГРВ у дітей зі сприятливими і несприятливими змінами параметрів моторної функції рук, а також з’ясувати можливість передбачити характер змін мотор­ної функції рук за сукупністю початкових параметрів організму. Матеріал і методи. Об'єктом спостереження було 14 дітей (6 дівчаток та 8 хлопчиків) у віці 8–15 років з СФЦП. Стан моторного розвитку за шкалою GMFCS був на рівні II÷IV. Функціональний стан рук за шкалою MACS був на рівні II÷III. Оцінка функції рук здійснювалася за допомогою динамометрії (D), тесту «коробка і блоки» (BB) та тесту «дев'ять лунок і кілків» (NHP). Ми реєстрували також компоненти м'язового тонусу за допомогою пристрою «NeuroFlexor» (Aggero MedTech AB, Швеція), пара­метри ВРС та EEГ одночасно за допомогою апаратно-програмних комплексів «Cardiolab + VSR» та «NeuroCom Standard» (ХАІ Медика, Харків, Україна), а також параметри ГРВ «GDV Chamber» («Biotechprogress», СПб, РФ). Результати. Методом дискримінантного аналізу з’ясовано, що прогнозування лише за статтю, шкалою MACS, ВВ тестом лівої руки і в’язкою компонентою м'язового тонусу, попри безпомилковість, все ж недостатньо надійне (квадрат віддалі Mahalanobis D2M між кластерами 6,85; p=0,208). Натомість дискримінантна модель на основі 7 параметрів ЕЕГ і ULF смуги ВРС вже цілком надійна (D2M=116; p=0,011). Додаткове включення у модель параметра ГРВ веде до подальшого підвищення надійності прогнозу (D2M=222; p=0,011), котра сягає максимуму при врахуванні ВВ тесту правої руки (D2M=262; p=0,002). Висновок. Характер змін параметрів моторної функції рук внаслідок курсу реабілітації методом Козявкіна© кондиціонується як їх початковим рівнем, так і сукупністю параметрів ЕЕ, ВРС і ГРВ і піддається надійному прогнозуванню.

Автоматизовані системи для візуалізації ландшафтів набули значного поширення порівняно із створенням тривимірних світів вручну через свою простоту та швидкість. Основними проблемами наявних рішень є їх недостатня реалістичність для великих масштабів, обмеженість засобів для деталізації результатів, продуктивність візуалізації. Вирішення таких проблем потребує значних апаратних ресурсів для забезпечення як якості, так і швидкості візуалізації. Побудовано метод економного використання обчислювальних ресурсів при візуалізації природних і антропогенних ландшафтів. Особливостями побудованого методу є використання дворівневого кешування та серіалізація контейнерів. Перший рівень кешу – оперативна пам'ять системи, де зберігаються останні згенеровані або завантажені контейнери. Другий рівень – дисковий простір системи, куди відбувається серіалізація контейнерів із кешу першого рівня. Використано компактний бінарний формат для серіалізації об'єктів, що дало змогу уникнути надлишкових даних, і як наслідок, зменшити витрати пам'яті. Рішення практично реалізовано у вигляді програмної бібліотеки із набором сервісів для контейнеризації тривимірних сцен LandscapeGen: Containerization. Візуалізовані системою антропогенні та природні ландшафти характеризуються відсутністю артефактів, адаптацією антропогенних об'єктів до природних ландшафтів. Значною перевагою розробленого програмного забезпечення є можливість використання згенерованих ним зображень у сторонніх застосунках. Проаналізовано ефективність побудованого методу для більше як 300 візуалізацій з різними вхідними даними, які є ключовими для визначення складності моделі візуалізації. Часові витрати на візуалізацію порівняно для випадків з кешуванням в оперативній пам'яті, у файловій системі та без кешування. Розроблений метод контейнеризації дає економію часу не менше як на 80 % для випадків як використання кешу першого, так і другого рівнів. Отримані результати засвідчують ефективність та масштабованість розробленого методу контейнеризації.

Розглядається задача оптимізації нагріву нафтопродуктів при зливі з залізничних цистерн при використанні мікрохвильового нагрівання. Встановлено, що мікрохвильовий нагрів дозволяє значно спростити технологічну схему, виключивши всі процеси і апарати, пов'язані з підготовкою теплоносія. Визначено, що в даний час існуючі патенти і технічні рішення, запропоновані до застосування мікрохвильового нагріву для розігріву нафтопродуктів, припускають, що мікрохвильова енергія падає на вільну поверхню рідини. Стверджується, що недоліком подібних схем є істотна нерівномірність нагріву внаслідок того, що мікрохвильова енергія швидко згасає при просуванні вглиб цистерни. Відзначається, що при нагріванні поверхні рідини в цистерні відстань від джерела до зливного отвору досить велика, внаслідок чого неможливе ефективне використання мікро­хвильового нагріву. Запропоновано спосіб вирішення цієї проблеми, що полягає в установці мікро­хвильового пристрою всередині порожнистої труби, яка безпосередньо приєднується до верхнього люка при підготовці до відкачування і занурюється в нафтопродукт на глибину, що корелюється з глибиною проникнення мікрохвильового поля в конкретному продукті. Проведено оцінку глибини проникнення мікрохвильової енергії в досліджуваний нафтопродукт – мазут, на підставі якої рекомендовано встановлювати відстань від випромінювача до зливного отвору. Стверджується, що моделювання мікрохвильового нагрівання доцільно проводити на основі диференціального рівняння теплопровідності з урахуванням внутрішніх джерел теплоти. Представлено математичну модель, що описує нагрівання об’єму високов'язких нафтопродуктів як процес теплопровідності в необмеженому масиві при дії мікрохвильового випромінювання. На прикладі мазуту проведені розрахунки з використанням методу кінцевих різниць, які показали розподіл температур в масиві в різні моменти часу

Мета: оцінити сучасний стан та проблеми надання дерматовенерологічної допомоги з позиції пацієнтів та менеджерів охорони здоров’я. Матеріали і методи. Застосовано бібліографічний, медико-статистичний, соціологічний методи. Науковою базою стали дані наукової літератури, дані власних соціологічних досліджень з вивчення думки пацієнтів та менеджерів охорони здоров’я щодо якості та доступності дерматовенерологічної допомоги. Результати. Соціологічним дослідженням встановлено проблеми доступності та якості дерматологічної допо­-моги. Понад третина пацієнтів оцінила як недостатню територіальну (34,6±2,1 на 100 опитаних) та фінансову (31,3±2,0) доступ­ність дерматовенерологічної допомоги, як низьку – 13,3±1,5 та 28,5±2,0 відповідно. Якість допомоги вважали недостатньою 27,3±2,0 на 100 респондентів. Виявлено причини проблем і шляхи підвищення доступності та якості дерматологічної допомоги, у тому числі удосконалення організації обслуговування, запровадження електронної охорони здоров’я, поліпшення ресурсного забезпечення, комунікації. Менеджери охорони здоров’я вказали на причини недостатньої ефективності дерматовенерологічної допомоги, у тому числі недостатнє медичне оснащення (71,9±3,9) та інформаційне забезпечення (40,7±4,2), брак комп’ютерного обладнання (57,8±4,3), незадовільну координацію діяльності з колегами, допоміжними підрозділами, брак міжгалузевої взаємодії, відсутність мотиваційних важелів тощо. Виявлено потребу в запровадженні дистанційних технологій – телемедицини, мобільної медицини, а також в поширенні практики використання цифрової дерматоскопії, ультразвукової діагностики шкіри, патогістології шкіри, лазерних та радіохвильових апаратних технологій лікування. Підтверджено думку пацієнтів та менеджерів охорони здоров’я про негативний вплив пандемії COVID-19 на доступність і якість медичних послуг. Висновки. Вивчення думки пацієнтів та менеджерів охорони здоров’я стосовно сучасного стану дерматовенерологічної служби, кадрового потенціалу, доступності та якості її послуг дозволило виявити низку організаційно-управлінських проблем та визначити пріоритети діяльності з подальшої розбудови системи дерматовенерологічної допомоги населенню за умов реформування охорони здоров’я, обґрунтувати концептуальні засади побудови її удосконаленої функціонально-організаційної моделі.

Запропоновано нейронну мережу для розпізнавання картографічних зображень ґрунтових масивів та класифікації ландшафтних ділянок за типами ґрунтових масивів із використанням нейронної мережі. Описано підходи до проектування архітектури, методів навчання, підготовки даних для проведення навчання, тренування та тестування нейронної мережі. Розроблено структурно-функціональну схему нейронної мережі, яка складається із вхідного, прихованих та вихідного шарів, кожен окремий нейрон описано відповідною активаційною функцією із підібраними ваговими коефіцієнтами. Показано доцільність застосування кількості нейронів, їх тип та архітектуру для проведення задачі розпізнавання та класифікації ділянок на кадастрових картах. Як вихідні дані використано відкриті державні інформаційні ресурси, в яких виділено окремі ділянки за типами ґрунтів, їх поширення та сформовано базу даних для навчання та тренування нейронної мережі. Проаналізовано ефективність, швидкодію та точність роботи нейронної мережі, зокрема, проведено комп'ютерну симуляцію із використанням сучасного програмного забезпечення та математичне моделювання обчислювальних процесів у середині структури нейронної мережі. Розроблено програмні засоби для попередньої підготовки та оброблення вхідних даних, подальшого тренування та навчання нейронної мережі та безпосередньо процесу розпізнавання та класифікації. Відповідно до отриманих результатів, розроблена модель та структура нейромережі, її програмні засоби реалізації показують високу ефективність як на етапі попереднього оброблення даних, так і загалом на етапі класифікації та виділення цільових ділянок ґрунтових масивів. Надалі наступним етапом досліджень є розроблення та інтеграція програмно-апаратної системи на основі розпаралелених та частково розпаралелених засобів обчислювальної техніки, що дасть змогу значно пришвидшити обчислювальні операції, досягти виконання процесів навчання та тренування нейронної мережі в режимі реального часу та без втрати точності. Подані наукові та практичні результати мають високий потенціал для інтеграції в сучасні інформаційно-аналітичні системи, системи аналізу та моніторингу за станом навколишнього середовища, технологічними об'єктами та об'єктами промисловості.

Актуальність теми дослідження. Зважаючи на зміни характеру ведення сучасних війн і шляхи досягнення ін-формаційної переваги над супротивником, дослідження мережецентричних технологій є надзвичайно актуальним. Підвищення маневреності підрозділів, їхньої здатності до виконання бойових завдань на підставі безперервного інформаційного супроводження дає можливість отримати значну перевагу над противником, попереджувати, запобігати та знешкоджувати реальні та потенційні загрози національній безпеці. Постановка проблеми. Сучасний рівень автоматизації, інформатизації та системи управління Збройних сил України за сукупністю значень характеристик своїх основних складових частин не відповідає сучасним вимогам Аналіз останніх досліджень і публікацій. Розглянуто проблематику зовнішніх інформаційних впливів та інформаційних аспектів забезпечення національної безпеки держави, концептуальні проблеми війни й миру та проблему мережецентричних війн. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Основною проблемою застосування принципів мереже-центризму під час організації сучасного бою є недостатньо ефективні та неадаптовані до сучасних вимог інформаційні системи. Постановка завдання. Першочерговим завданням є формування ефективної інформаційної системи на основі мережецентричних технологій, що дозволить скоротити час на прийняття рішення та прогнозувати можливі варіанти розвитку ситуацій та запобігати можливим наслідкам. Виклад основного матеріалу. Завдяки прогресу у сфері інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) з’явились нові зразки високоточної зброї, сучасні засоби розвідки, автоматичні і автоматизовані системи управління (АСУ) військами та зброєю. Комп'ютерні технології дали можливість керувати зброєю на відстані в кілька тисяч кілометрів, формувати високоточні точкові удари, корегувати дії військових підрозділів, здійснювати дії військових формувань відразу в декількох напрямках з метою знищення об’єктів супротивника або захоплення його території, досягати результату за короткий проміжок часу тощо. Необхідність максимального використання можливостей всіх наявних засобів розвідки і бойових платформ спричинила перехід від платформоцентричної моделі управління військами і зброєю, де основний акцент робився на кількість озброєння та військової техніки, до мережецентричної. Висновки відповідно до статті. Визначена роль мережецентричних війн та їхній вплив на розвиток збройних сил передових в економічному сенсі країн. Застосування мережецентричних підходів спричинило появу чималих нових нетрадиційних форм і способів збройної боротьби, таких як «спеціальна операція», «тривимірна повітряно-наземна форма удару по супротивнику», «далекій вогневий бій» тощо, під час яких кораблі і підводні човни, літаки, космічні апарати, безпілотні літальні апарати (БПЛА), танки, польові радіостанції і портативні комп’ютери тощо спільно використовували інформацію за допомогою єдиних інтерфейсів, стандартів і протоколів. Визначені складові високої ефективності мережецентричних війн.

Будь-яка, навіть найефективніша, логічно обґрунтована і корисна інновація (чи то теорія геліоцентризму Коперника або «походження видів» Дарвіна), якщо вона суперечить існуючій на даний момент догмі, приречена на ірраціональний скепсис, тривале і навмисне замовчування, обумовлене специфікою суспільних процесів і включеність людської психіки в ці процеси.Томас Семюел Кун Існуюча система освіти перестала влаштовувати практично всі держави світу і піддається активному реформуванню в наші дні. Перспективним напрямом використання в навчальному процесі є нова інформаційна технологія, яка дістала назву хмарні обчислення (Cloud computing). Концепція хмарних обчислень стала результатом еволюційного розвитку інформаційних технологій за останні десятиліття.Без сумніву, результати досліджень російських вчених: А. П. Єршова, В. П. Зінченка, М. М. Моісєєва, В. М. Монахова, В. С. Лєдньова, М. П. Лапчика та ін.; українських вчених В. Ю. Бикова, В. М. Глушкова, М. І. Жалдака, В. С. Михалевича, Ю. І. Машбиця та ін.; учених Білорусії Ю. О. Бикадорова, А. Т. Кузнєцова, І. О. Новик, А. І. Павловського та ін.; учених інших країн суттєво вплинули на становлення та розвиток сучасних інформаційних технологій навчання [1], [2], але в організації освітнього процесу виникають нові парадигми, наприклад, хмарні обчислення. За оцінками аналітиків Гартнер груп (Gartner Group) хмарні обчислення вважаються найбільш перспективною стратегічною технологією майбутнього, прогнозується міграція більшої частини інформаційних технологій в хмари на протязі найближчих 5–7 років [17].Згідно з офіційним визначенням Національного інституту стандартів і технологій США (NIST), хмарні обчислення – це система надання користувачеві повсюдного і зручного мережевого доступу до загального пулу інформаційних ресурсів (мереж, серверів, систем зберігання даних, додатків і сервісів), які можуть бути швидко надані та гнучко налаштовані на його потреби з мінімальними управлінськими зусиллями і необхідністю взаємодії з провайдером послуг (сервіс-провайдером) [18].У США в університетах функціонують віртуальні обчислювальні лабораторії (VCL, virtual computing lab), які створюються в хмарах для обслуговування навчального та дослідницьких процесів. В Південній Кореї запущена програма заміни паперових підручників для середньої школи на електронні, які зберігаються в хмарі і доступні з будь-якого пристрою, який може бути під’єднаний до Інтернету. В Росії з 2008 року при Російській академії наук функціонує програма «Університетський кластер», в якій задіяно 70 університетів та дослідних інститутів [3], в якій передбачається використання хмарних технологій та створення web-орієнтованих лабораторій (хабів) в конкретних предметних галузях для надання принципово нових можливостей передавання різноманітних інформаційних матеріалів: лекцій, семінарів, лабораторних робіт і т. п. Є досвід певних російських вузів з використання цих технологій, зокрема в Московському економіко-статистичному інституті вся інфраструктура переводиться на хмарні технології, а в навчальних програмах включені дисципліни з навчання технологій.На сьогодні в Україні теж почалося створення національної освітньої інформаційної мережі на основі концепції хмарних обчислень в рамках національного проекту «Відкритий світ», який планується здійснити протягом 2010-2014 рр. Відповідно до наказу Міністерства освіти та науки України від 23.02.2010 р. №139 «Про дистанційне моніторингове дослідження рівня сформованості у випускників загальноосвітніх навчальних закладів навичок використання інформаційно-комунікаційних технологій у практичній діяльності» у 2010 році було вперше проведено дистанційне моніторингове дослідження з метою отримання об’єктивних відомостей про стан інформатичної освіти та розроблення стратегії її подальшого розвитку. Для цих цілей було обрано портал (приклад гібридної хмари), створений на основі платформи Microsoft Azure [4].Як показує зарубіжний досвід [8], [11], [12], [14], [15], вирішити названі проблеми можна шляхом впровадження в навчальний процес хмарних обчислень. У вищих навчальних закладах України розроблена «Програма інформатизації і комп’ютеризації навчального процесу» [1, 166]. Але, проаналізувавши стан впровадження у ВНЗ хмарних технологій, можна зробити однозначний висновок про недостатню висвітленість цього питання в літературних та Інтернет-джерелах [1], [7].Переважна більшість навчальних закладів лише починає впроваджувати хмарні технології в навчальний процес та включати відповідні дисципліни для їх вивчення. Аналіз педагогічних праць виявив недостатнє дослідження питання використання хмарних обчислень у навчальному процесі. Цілком очевидно, що інтеграція хмарних сервісів в освіту сьогодні є актуальним предметом для досліджень.Для навчальних закладів все більшого значення набуває інформаційне наповнення та функціональність систем управління віртуальним навчальним середовищем (VLE, virtual learning environment). Не існує чіткого визначення VLE-систем, та й в самих системах в міру їх заглиблення в Інтернет постійно удосконалюються наявні і з’являються нові інструменти (блоги, wiki-ресурси). VLE-системи критикують в основному за слабкі можливості генерації та зберігання створюваного користувачами контенту і низький рівень інтеграції з соціальними мережами.Існує кілька полярних підходів до способів надання освіти за допомогою сучасних інформаційно-комунікаційних технологій та інформаційних ресурсів. З одного боку – навчальні заклади з віртуальним навчальним середовищем VLE, а з іншого – персональне навчальне середовище, створене з Web 2.0 сайтів та кероване учнями. Але варто звернути увагу на нову модель, що може зруйнувати обидва наявні підходи. Сервіси «Google Apps для навчальних закладів» та «Microsoft Live@edu» включають в себе широкий набір інструментів, які можна налаштувати згідно потреб користувача. Описувані системи розміщуються в так званій «обчислювальній хмарі» або просто «хмарі».Хмара – це не просто новий модний термін, що застосовується для опису Інтернет-технологій віддаленого зберігання даних. Обчислювальна хмара – це мережа, що складається з численної кількості серверів, розподілених в дата-центрах усього світу, де зберігаються безліч копій. За допомогою такої масштабної розподіленої системи здійснюється швидке опрацювання пошукових запитів, а система є надзвичайно відмовостійка. Система побудована так, що після закінчення тривалого періоду при потребі можна провести заміну окремих серверів без зниження загальної продуктивності системи. Google, Microsoft, Amazon, IBM, HP і NEC та інші, мають високошвидкісні розподілені комп’ютерні мережі та забезпечують загальнодоступність інформаційних ресурсів.Хмара може означати як програмне забезпечення, так і інфраструктуру. Незалежно від того, є сервіс програмним чи апаратним, необхідно мати критерій, для допомоги визначення, чи є даний сервіс хмарним. Його можна сформулювати так: «Якщо для доступу до інформаційних матеріалів за допомогою даного сервісу можна зайти в будь-яку бібліотеку чи Інтернет-клуб, скористатися будь-яким комп’ютером, при цьому не ставлячи ніяких особливих вимог до операційної системи та браузера, тоді даний сервіс є хмарним».Виділимо три умови, за якими визначатимемо, чи є сервіс хмарним.Сервіс доступний через Web-браузер або за допомогою спеціального інтерфейсу прикладної програми для доступу до Web-сервісів;Для користування сервісом не потрібно жодних матеріальних затрат;В разі використання додаткового програмного забезпечення оплачується тільки той час, протягом якого використовувалось програмне забезпечення.Отже, хмара – це великий пул легко використовуваних і доступних віртуалізованих інформаційних ресурсів (обладнання, платформи розробки та/або сервіси). Ці ресурси можуть бути динамічно реконфігуровані для обслуговування мінливого навантаження (масштабованості), що дозволяє також оптимізувати використання ресурсів. Такий пул експлуатується на основі принципу «плати лише за те, чим користуєшся». При цьому гарантії надаються постачальником послуг і визначаються в кожному конкретному випадку угодами про рівень обслуговування.Існує три основних категорії сервісів хмарних обчислень [10]:1. Комп’ютерні ресурси на зразок Amazon Elastic Compute Cloud, використання яких надає організаціям можливість запускати власні Linux-сервери на віртуальних комп’ютерах і масштабувати навантаження гранично швидко.2. Створені розробниками програми для пропрієтарних архітектур. Прикладом таких засобів розробки є мова програмування Python для Google Apps Engine. Він безкоштовний для використання, однак існують обмеження за обсягом даних, що зберігаються.3. Сервіси хмарних обчислень – це різноманітні прикладні програмні засоби, розміщені в хмарі і доступні через Web-браузер. Зберігання в хмарі не тільки даних, але і програм, змінює обчислювальну парадигму в бік традиційної клієнт-серверної моделі, адже на стороні користувача зберігається мінімальна функціональність. Таким чином, оновлення програмного забезпечення, перевірка на віруси та інше обслуговування покладається на провайдера хмарного сервісу. А загальний доступ, управління версіями, спільне редагування стають набагато простішими, ніж у разі розміщення програм і даних на комп’ютерах користувачів. Це дозволяє розробникам постачати програмні засоби на зручних для них платформах, хоча необхідно переконатися, що програмні засоби придатні до використання при роботі з різними браузерами.З точки зору досконалості технології, програмне забезпечення в хмарах розвинуте значно краще, ніж апаратна складова.Особливу увагу звернемо на програмне забезпечення як послугу (SaaS, Software as a Servise), що позначає програмну складову у хмарі. Більшість систем SaaS є хмарними системами. Для користувачів системи SaaS не важливо, де встановлене програмне забезпечення, яка операційна система при цьому використовується та якою мовою воно описане. Головне – відсутня необхідність встановлювати додаткове програмне забезпечення.Наприклад, Gmail представляє собою програму електронної пошти, яка доступна через браузер. Її використання забезпечує ті ж функціональні можливості, що Outlook, Apple Mail, але для користування нею необхідно «thick client» («товстий клієнт»), або «rich client» («багатий клієнт»). В архітектурі «клієнт – сервер» це програми з розширеними функціональними характеристиками, незалежно від центрального сервера. При такому підході сервер використовується як сховище даних, а вся робота з опрацювання і подання даних переноситься на клієнтський комп’ютер.Системи SaaS наділені деякими визначальними характеристиками:– Доступність через Web-браузер. Програмне забезпечення типу SaaS не потребує встановлення жодних додаткових програм на комп’ютер користувача. Доступ до систем SaaS здійснюється через Web-браузер з використанням відкритих стандартів або універсальний плагін браузера. Хмарні обчислення та програмне забезпечення, яке є власністю певної компанії, не поєднуються між собою.– Доступність за вимогою. За наявності облікового запису можна отримувати доступ до програмного забезпечення в будь-який момент та з будь-якої географічної точки земної кулі.– Мінімальні вимоги до інфраструктури ІТ. Для конфігурування систем SaaS потрібен мінімальний рівень технічних знань (наприклад, для управління DNS в Google Apps), що не виходить за рамки, характерні для звичайного користувача. Висококваліфікований IT-адміністратор для цього не потрібний.Переваги хмарної інфраструктури. Наявність апаратних засобів у власності потребує їх обслуговування. Планування необхідної потужності та забезпечення ресурсами завжди актуальні. Хмарні обчислення спрощують вирішення двох проблем: необхідність оцінювання характеристик обладнання та відсутність коштів для придбання нового потужного обладнання. При використанні хмарної інфраструктури необхідні потужності додаються за лічені хвилини.Зазвичай на кожному сервері передбачено резерв, що забезпечує вирішення типових апаратних проблем. Наприклад, резервний жорсткий диск, призначений для заміни диска, що вийшов з ладу, в складі масиву RAID. Необхідно скористатися послугами для встановлення нового диску на сервер. Для цього потрібен час та висока кваліфікація спеціаліста, щоб роботу виконати швидко з метою уникнення повного виходу сервера з ладу. Якщо сервер остаточно вийшов з ладу, використовується якісна, актуальна резервна копія та досконалий план аварійного відновлення. Тільки тоді є можливість провести відновлення системи в короткий термін, причому завжди в ручному режимі.При використанні хмар немає потреби перейматись проблемами стосовно апаратних засобів, що використовуються. Користувач може і не дізнатися про те, що фізичний сервер вийшов з ладу. Якщо правильно дібрано інструментарій, можливе автоматично відновлення даних після надскладної аварійної ситуації. При використанні хмарної інфраструктури у такому випадку можна відмовитись від віртуального сервера і отримати інший. Немає потреби думати про утилізацію та перейматися про нанесену шкоду навколишньому середовищу.Хмарне сховище. Абстрагування від апаратних засобів в хмарі здійснюється не тільки завдяки заміні фізичних серверів віртуальними. Віртуалізації підлягають і системи фізичного зберігання даних.При використанні хмарного сховища можна переносити дані в хмару, не переймаючись, яким чином вони зберігаються та не турбуючись про їх резервне копіювання. Як тільки дані, переміщені в хмару, будуть потрібні, достатньо буде просто звернутись в хмару і отримати їх. Існує кілька підходів до хмарного сховища. Йдеться про поділ даних на невеликі порції та зберігання їх на багатьох серверах. Порції даних наділяються індивідуально обчисленими контрольними сумами, щоб дані можна було швидко відновити в критичних ситуаціях.Часто користувачі працюють з хмарним сховищем так, ніби мають справу з мережевим накопичувачем. Щодо принципу функціонування хмарне сховище принципово відрізняється від традиційних накопичувачів, оскільки у нього принципово інше призначення. Обмін даними при використанні хмарного сховища повільніший, воно більш структуроване, внаслідок чого його використання як оперативного сховища даних непрактичне. Зазначимо, що використання хмарного сховища недоцільне для транзакцій в хмарних прикладних програмах. Хмарне сховище сприймається, як аналог резервної копії на стрічковому носієві, хоча на відміну від системи резервного копіювання зі стрічковим приводом в хмарі не потрібні ні привід, ні стрічки.Grid Computing (англ. grid – решітка, грати) – узгоджене, відкрите та стандартизоване комп’ютерне середовище, що забезпечує гнучкий, безпечний, скоординований розподіл обчислювальних ресурсів і ресурсів збереження інформації, які є частиною даного середовища, в рамках однієї віртуальної організації [http://gridclub.ru/news/news_item.2010-08-31.0036731305]. Концепція Grid Computing представляє собою архітектуру множини прикладних програмних засобів – найпростіший метод переходу до хмарної архітектури. Програмні засоби, де використовуються grid-технології, є програмним забезпеченням, при функціонуванні якого інтенсивно використовуються ресурси процесора. В grid-програмах розподіляються операції опрацювання даних на невеликі набори елементарних операцій, що виконуються ізольовано.Використання хмарної інфраструктури суттєво спрощує та здешевлює створення grid-програм. Якщо потрібно опрацювати якісь дані, використовують сервер для опрацювання даних. Після завершення опрацювання даних сервер можна призупинити, або задати для опрацювання новий набір даних.На рисунку 1 подано схему функціонування grid-програми. На сервер, або кластер серверів, поступає набір даних, які потрібно опрацювати. На першому етапі дані передаються в чергу повідомлень (1). На інших вузлах аналізується чергою повідомлень (2) про нові набори даних. Коли набір даних з’являється в черзі повідомлень, він аналізується на першому комп’ютері, де його виявлено, а результати надсилаються назад в чергу повідомлень (3), звідки вони зчитуються сервером або кластером серверів (4). Обидва компоненти можуть функціонувати незалежно один від одного, а кожен з них може функціонувати навіть в тому випадку, якщо другий компонент не задіяний на жодному комп’ютері. Рис. 1. Архітектура grid-програм У такій ситуації використовуються хмарні обчислення, оскільки при цьому не потрібні власні сервери, а за відсутності даних для опрацювання не потрібні сервери взагалі. Таким чином можна масштабувати потужності, що використовуються. Інакше кажучи, щоб комп’ютер не використовувався «вхолосту», важливо опрацьовувати дані за мірою їх надходження. Сервери включаються, коли потік даних інтенсивний, а виключаються в міру ослаблення інтенсивності потоку. Grid-програми мають дещо обмежену область застосування (опрацювання великих об’ємів наукових і фінансових даних). В переважній частині таких програм використовуються транзакційні обчислення.Транзакційна система – це система, де один і більше вхідних наборів даних опрацьовуються одночасно в рамках однієї транзакції та в